[發(fā)明專利]半導體結(jié)構(gòu)及其形成方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010886718.0
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN114121658A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙瓊洋
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司;中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/28;H01L29/423
• 代理公司: 上海知錦知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 31327
• 代理人: 吳凡

一種半導體結(jié)構(gòu)及其形成方法，形成方法包括：提供基底；在所述基底上形成功函數(shù)層，形成所述功函數(shù)層的步驟包括一個或多個沉積退火處理，所述沉積退火處理包括：在所述基底上形成單層膜；對所述單層膜進行退火處理。本申請實施例對所述單層膜進行退火處理能夠提供能量，斷開所述單層膜中雜質(zhì)元素與其他元素的化學鍵，排出雜質(zhì)元素，降低所述單層膜中雜質(zhì)元素的含量，提高單層膜的純度，相應的功函數(shù)層的純度更高，在半導體結(jié)構(gòu)工作時，功函數(shù)層能夠更準確的調(diào)節(jié)半導體結(jié)構(gòu)的閾值電壓。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請實施例涉及半導體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種半導體結(jié)構(gòu)及其形成方法。

背景技術(shù)

在半導體制造中，隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展趨勢，集成電路特征尺寸持續(xù)減小，為了適應更小的特征尺寸，金屬-氧化物-半導體場效應晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)的溝道長度也相應不斷縮短。然而，隨著器件溝道長度的縮短，器件源極與漏極間的距離也隨之縮短，因此柵極結(jié)構(gòu)對溝道的控制能力隨之變差，柵極電壓夾斷(pinch off)溝道的難度也越來越大，使得亞閾值漏電(subthreshold leakage)現(xiàn)象，即所謂的短溝道效應(short-channel effects，SCE)更容易發(fā)生。

因此，為了更好的適應特征尺寸的減小，半導體工藝逐漸開始從平面MOSFET向具有更高功效的三維立體式的晶體管過渡，如鰭式場效應晶體管(FinFET)。FinFET中，柵極結(jié)構(gòu)至少可以從兩側(cè)對超薄體(鰭部)進行控制，與平面MOSFET相比，柵極結(jié)構(gòu)對溝道的控制能力更強，能夠很好的抑制短溝道效應；柵極結(jié)構(gòu)也從原來的多晶硅柵極結(jié)構(gòu)向金屬柵極結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，在金屬柵極結(jié)構(gòu)中的功函數(shù)層能夠調(diào)整半導體結(jié)構(gòu)的閾值電壓。

閾值電壓是晶體管的重要參數(shù)，對晶體管的性能具有重要影響。不同功能的晶體管往往對閾值電壓具有不同的要求，在形成不同晶體管的過程中，需要對不同晶體管的閾值電壓進行調(diào)節(jié)。為了對不同晶體管的閾值電壓進行調(diào)節(jié)，往往在晶體管的柵介質(zhì)層表面形成功函數(shù)層。通過對功函數(shù)層的厚度和材料的選擇能夠使晶體管具有不同的閾值電壓。

發(fā)明內(nèi)容

本申請實施例解決的問題是提供一種半導體結(jié)構(gòu)及其形成方法，優(yōu)化半導體結(jié)構(gòu)的電學性能。

為解決上述問題，本申請實施例提供一種半導體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：提供基底；在所述基底上形成功函數(shù)層，形成所述功函數(shù)層的步驟包括一個或多個沉積退火處理，所述沉積退火處理包括：在所述基底上形成單層膜；對所述單層膜進行退火處理。

可選的，對所述單層膜進行退火處理的步驟中，通入提純氣體。

可選的，對所述單層膜進行退火處理的步驟中，通入NH₃。

可選的，采用原子層沉積工藝在所述基底上形成所述單層膜。

可選的，在所述基底上形成單層膜的步驟中，所述單層膜的厚度為至

可選的，所述單層膜的材料包括TiAl、TiN、TaN、TiC、TiSiN或TaC。

可選的，采用尖峰退火工藝或激光退火工藝對所述單層膜進行退火處理。

可選的，對所述單層膜進行退火處理的步驟中，工藝溫度為450攝氏度至550攝氏度。

可選的，對所述單層膜進行退火處理的步驟中，腔室壓強小于10Torr。

可選的，對所述單層膜進行退火處理的步驟中，工藝時間為5秒至90秒。

可選的，在真空環(huán)境中進行所述沉積退火處理。

可選的，對所述單層膜進行退火處理的步驟中，所述單層膜中的Cl元素的原子百分比低于0.5％。